9.14 : Ligações em Metais

As ligações metálicas são formadas entre dois átomos de metal. Um modelo simplificado para descrever a ligação metálica foi desenvolvido por Paul Drüde, denominado “Modelo de Mar de Eletrões“. 

Modelo de Mar de Eletrões

A maioria dos átomos de metal não possui eletrões de valência suficientes para entrar em uma ligação iónica ou covalente. No entanto, eletrões de valência em átomos de metal são mantidos fracamente devido à sua reduzida eletronegatividade ou atração com o núcleo. A energia de ionização dos átomos de metal (energia necessária para remover um eletrão do átomo) é baixa, facilitando a remoção fácil dos eletrões de valência do átomo original. O átomo forma um ião metálico positivamente carregado, enquanto que os eletrões exteriores livres existem como nuvens de eletrões delocalizadas negativamente carregadas. Estes eletrões podem ser partilhados por vários catiões metálicos vizinhos através de uma força forte, de atração, entre estas espécies carregadas negativamente e positivamente. A essa força de atração entre eletrões negativamente carregados e catiões de metal chama-se ligação metálica, que mantém os átomos juntos. Este modelo de mar de eletrões é responsável pela maioria das propriedades físicas dos metais, como a condutância ao calor e à eletricidade, pontos de fusão e ebulição elevados, maleabilidade, e ductilidade.

Sólidos Metálicos

O modelo de mar de eletrões é responsável por diversas propriedades metálicas, incluindo alta condutividade térmica e elétrica, lustre metálico, ductilidade, e maleabilidade. Os eletrões deslocalizados podem conduzir a eletricidade e o calor de uma extremidade do metal para outra com baixa resistência. A ligação metálica não está entre dois átomos de metal específicos, mas entre iões metálicos e muitos eletrões desocalizados, permitindo que os metais se deformem sob pressão e calor sem estilhaçar ou partir. Diferentes metais, como ferro, mercúrio, ou cobre, diferem nas suas propriedades físicas, refletindo a diferença na força de ligação metálica entre os metais.

Sólidos metálicos como cristais de cobre, alumínio, e ferro são formados por átomos de metal: todos apresentam alta condutividade térmica e elétrica, lustre metálico, e maleabilidade. Muitos são muito duros e bastante fortes. Devido à sua maleabilidade (capacidade de deformação sob pressão ou marteladas), não se estilhaçam e, portanto, fazem materiais de construção úteis. Os pontos de fusão dos metais variam muito. O mercúrio é um líquido à temperatura ambiente, e os metais alcalinos derretem abaixo de 200 °C. Vários metais de pós-transição também têm pontos de fusão baixos, enquanto que os metais de transição derretem a temperaturas acima de 1000 °C. Essas diferenças refletem diferenças na força da ligação metálica entre os metais.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 10.5: The Solid State of Matter.